第四讲生物医学材料

生物医学材料研究与应用生物医学材料是一种结合医学和工程科学的交叉学科，其研究对象主要是应用于医学领域的各种材料，在医学领域中可被用于人工肢体、骨科、神经内科等多个领域。

生物医学材料的研究和应用对于提高医学技术水平、改善生命质量、弥补生物缺陷、满足人们更高的健康需求具有十分重要的作用。

一、生物医学材料研究的概述生物医学材料研究最初出现于20世纪50年代初，经过几十年的发展，现在已经涉及到众多的研究方向。

此外，生物医学材料的研究也涉及到了材料科学、医学、生物学、化学、物理学等多个领域。

其中，目前在生物医学材料研究领域中主要进展内容与材料的表面修饰、细胞材料相互作用、材料性能、材料多功能性、可生吸收材料、组织工程材料等方面有关。

二、生物医学材料的种类目前，生物医学材料可以分为自然材料和人工材料两大类。

自然材料主要指天然材料，如生物骨、生物牙齿等；人工材料则主要指人工复合材料、人工晶体、高分子材料、金属材料等。

自然材料：主要包括自体组织、牙齿、骨骼等，具有天然无害性、耐久性、生物相容性等优点。

人工材料：人工材料具有材料性能良好、加工方便、可塑性高等优点，包括人工复合材料、高分子材料、金属材料等。

三、生物医学材料的应用生物医学材料广泛应用于医疗、健康和康复等领域，其中常见的应用包括以下几个方面：1. 血管成型。

利用生物医学材料替代传统的血管成型方式，可以大大降低患者手术的复杂性，并且可以提高患者在治疗期间的生活质量。

2. 人工关节。

人工关节的材料包括金属、聚合物、生物材料、陶瓷、玻璃、复合材料等，人工关节主要应用于关节直接置换、移植和修复等领域。

3. 医用假肢。

医用假肢是一种使用生物医学材料制成的人工肢体，适用于术后患者的功能恢复和日常生活的维持等方面。

随着生物医学材料研究的不断进步，医用假肢的设计和材料的使用也越来越多样化。

4. 骨科医学。

生物医学材料在骨科医学领域中的应用也非常广泛，包括骨折治疗、骨质疏松症治疗、骨肿瘤治疗等。

生物医用材料导论一、生物医用材料定义生物材料：广义的说，一是指用于生物体内的材料，达到治疗康复的目的，例如隐形眼镜、人工髋关节；二是指来源于生物体，可能用于或不再用于生物体，例如动物皮革用于服装。

生物医用材料：对生物系统的疾病进行诊断、治疗、外科修复、理疗康复、替换生物体组织或器官（人工器官），增进或恢复其功能，而对人体组织不会产生不良影响的材料。

生物医用材料本身不是药物，而是通过与生物机体直接结合和相互作用来进行治疗。

另一种说法是：生物医用材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相接触而设计的人工材料。

生物医用材料又叫做生物材料，分别来自于Biomedical Materials 和Biomaterials的译名。

目前国际上两本最主要的学术期刊是英国的《Biomaterials》和美国的《Journal of Biomedical Materials Research》，两个期刊所涉及的内容是相同的，由此可见Biomedical Materials 和Biomaterials两词是指相同的材料。

举例说明：（FDA分类：美国食品与药物管路局对医用材料的分类）名称是否生物材料相接触的组织FDA分类眼镜架no隐形眼镜yes 与角膜接触III假肢no人工髋关节yes 与骨组织接触并要求牢固结合III假牙yes 与口腔粘膜接触II牙根植入体yes 与牙床骨接触并希望牢固结合III人工心肺系统yes 与血液接触III生物医用材料学科的研究内容1.各种器官的作用；2.生物医用材料的性能；3.它们之间的相互作用，在体内生物医用材料如何影响活组织（称之为宿主反应）；活组织又如何影响生物材料的性能变化（称之为材料反应）。

相互作用重点研究化学和力学两方面。

（例如植入髋关节，磨损碎屑，炎症反应，以及金属离子的溶出）二、生物医用材料的分类：生物材料应用广泛，品种很多，有不同的分类方法。

按材料的传统分类法分为：(1)合成高分子材料（如聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物、其他医用合成塑料和橡胶）、(2)天然高分子材料（如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖）、(3)金属与合金材料（如钦金属及其合金）、(4)无机材料（生物活性陶瓷，羟基磷灰石）、(5)复合材料（碳纤维／聚合物、玻璃纤维／聚合物）。

生物医用材料导论一、生物医用材料定义广义的生物材料：一是指用于生物体内的材料，达到治疗康复的目的，例如隐形眼镜、人工髋关节；二是指来源于生物体,可能用于或不再用于生物体内（这种不是本课程研究对象），例如动物皮革用于服装。

在本课程中生物医用材料或生物材料的含义：生物医用材料又叫做生物材料,分别来自于BiomedicalMaterials和Biomaterials的译名.目前国际上两本本学科最主要的学术期刊是英国的《Biomaterials》和美国的《JournalofBiomedicalMaterialsResearch》，两个期刊所涉及的内容是相同的，由此可见BiomedicalMaterials和Biomaterials两词是指相同的材料。

我们给生物医用材料明确的定义：对生物系统的疾病进行诊断、治疗、外科修复、理疗康复、替换生物体组织或器官（人工器官），增进或恢复其功能，而对人体组织不会产生不良影响的材料。

生物医用材料本身并不必须是药物，而是通过与生物机体直接结合和相互作用来进行治疗。

另一种说法是:生物医用材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相接触而设计的人工材料。

举例说明：（FDA分类：美国食品与药物管路局对医用材料的分类）名称是否生物材料相接触的组织FDA分类眼镜架no隐形眼镜yes与角膜接触III假肢no人工髋关节yes与骨组织接触并要求牢固结合III假牙yes与口腔粘膜接触II牙根植入体yes与牙床骨接触并希望牢固结合III人工心肺系统yes与血液接触III生物医用材料学科的研究内容1.各种器官的作用;2.生物医用材料的性能；3。

组织器官与材料之间的相互作用：在体内,生物医用材料如何影响活组织(称之为宿主反应）；活组织又如何影响生物材料的性能变化(称之为材料反应)。

重点研究化学（包括生物化学）和力学两方面.（例如植入髋关节，磨损碎屑，炎症反应,以及金属离子的溶出）二、生物医用材料的分类:由于生物材料应用广泛，品种很多，所以会有不同角度的分类。

生物医用材料生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料，也是用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料。

现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。

生物材料应用广泛，品种很多，有不同的分类方法。

通常是按材料属性分为：合成高分子材料、天然高分子材料、金属与合金材料、无机材料、复合材料。

根据材料的用途，这些材料又可以分为生物惰性、生物活性或生物降解材料。

这些材料通过长期植入、短期植入、表面修复分别用于硬组织和软组织修复与替换。

生物医用材料由于直接用于人体或与人体健康密切相关，对其使用有严格要求。

首先，生物医用材料应具有良好的血液相容性和组织相容性。

其次，要求耐生物老化。

即对长期植入的材料，其生物稳定性要好；对于暂时植入的材料，耍求在确定时间内降解为可被人体吸收或代谢的无毒单体或片断。

还要求物理和力学性质稳定、易于加工成型、价格适当。

便于消毒灭茵、无毒无热源、不致癌不致畸也是必须考虑的。

对于不同用途的材料，其要求各有侧重。

下面就根据生物医用材料的分类对各种生物材料进行介绍：1.生物医用金属与合金材料：生物医用金属材料是用于生物医学材料的金属或合金，又称外科用金属材料，是一类惰性材料。

此类材料具有高机械强度和抗疲劳性能，是临床应用最广泛的承力植入材料。

此类材料的应用非常广泛，涉及硬组织、软组织、人工器官和外科辅助器材等各个方面。

这对金属材料有较高的要求，它要求（1）金属的生物形容性最小，包括无毒性，无热源反应，不致畸，不致癌，不引起过敏反应或干扰机体的免疫反应，不破坏临近组织，也不发生材料表面的钙化沉积等。

（2）物理和化学稳定性好，包括强度，弹性，尺寸稳定性，耐腐蚀性，耐磨性以及界面稳定性。

（3）易于加工成型，材料易于制造，价格适当。

生物医用材料课堂笔记一、生物医用材料定义广义的生物材料：一是指用于生物体内的材料，达到治疗康复的目的，例如隐形眼镜、人工髋关节；二是指来源于生物体，可能用于或不再用于生物体内（这种不是本课程研究对象），例如动物皮革用于服装。

我们给生物医用材料明确的定义：对生物系统的疾病进行诊断、治疗、外科修复、理疗康复、替换生物体组织或器官（人工器官），增进或恢复其功能，而对人体组织不会产生不良影响的材料。

生物医用材料本身并不必须是药物，而是通过与生物机体直接结合和相互作用来进行治疗。

另一种说法是：生物医用材料是一种植入躯体活系统内或与活系统相接触而设计的人工材料生物医用材料学科的研究内容1.各种器官的作用；2.生物医用材料的性能；3.组织器官与材料之间的相互作用：在体内，生物医用材料如何影响活组织（称之为宿主反应）；活组织又如何影响生物材料的性能变化（称之为材料反应）。

重点研究化学（包括生物化学）和力学两方面。

（例如植入髋关节，磨损碎屑，炎症反应，以及金属离子的溶出）二、生物医用材料简介2.1 生物医用材料的分类：由于生物材料应用广泛，品种很多，所以会有不同角度的分类。

按材料的传统分类法分为：(1) 合成高分子材料（如聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物）(2) 天然高分子材料（如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖）(3) 金属与合金材料（如钛及钛合金）(4) 无机材料（如生物活性陶瓷、羟基磷灰石）(5) 复合材料（如碳纤维／聚合物、玻璃纤维／聚合物）按材料的医用功能分为：(1) 血液相容性材料(2) 软组织相容性材料(3) 硬组织相容性材料(4) 生物降解材料(5) 高分子药物2.2 生物医用材料的生物相容性2.1.1生物相容性概念和原理生物医用材料必须对人体无毒、无致敏、无刺激、无遗传毒性、无致癌性，对人体组织、血液、免疫等系统不产生不良反应。

材料的生物相容性是生物医用材料研究设计中首先考虑的重要问题。